СТЕНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МОДЕЛИ В ПРИСУТСТВИИ НЕПОДВИЖНОГО ЭКРАНА Российский патент 2016 года по МПК G01M9/00 

Изобретение относится к экспериментальным установкам для определения стационарных аэродинамических характеристик модели в присутствии неподвижного экрана, а именно к аэродинамическим трубам, оснащенным неподвижным экраном.

Известны аэродинамические трубы, оснащенные неподвижным экраном. Так, в книге «Аэродинамический эксперимент в судостроении», авторы В.Н. Трещевский, О.Г. Волков, А.И. Короткий, Ленинград, изд. «Судостроение», 1976 г., стр. 25, рис. 13, [1], представлен стенд для определения аэродинамических характеристик модели в присутствии неподвижного экрана, содержащий аэродинамическую трубу, аэродинамические 6-компонентные весы с проволочной подвеской модели, установленные на поворотной платформе и включающие механизмы изменения угла в вертикальной плоскости и угла в горизонтальной плоскости модели, установленной на аэродинамических весах посредством проволочной подвески, содержащей вертикальные тяги с боковыми узлами, экран, установленный параллельно оси аэродинамической трубы, выполненный с возможностью перемещения относительно модели и содержащий щели для прохождения элементов проволочной подвески модели.

Недостатком такого стенда является возможность испытания модели при одновременном изменении высоты и только двух углов при фиксировании третьего угла, что не позволяет определять стационарные аэродинамические характеристики модели при изменении сразу 3-х углов и определение при этом перекрестных производных сил и моментов.

Стенд, представленный в книге [1], принят за наиболее близкий аналог.

Решаемой технической задачей является повышение точности испытаний, снижение трудоемкости и уменьшение времени проведения эксперимента.

Технический результат состоит в обеспечении одновременного изменения углов тангажа (атаки), крена и рыскания (скольжения) на разных удалениях модели от экрана.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Стенд для определения аэродинамических характеристик модели в присутствии неподвижного экрана, как и в наиболее близком аналоге, содержит аэродинамическую трубу, аэродинамические 6-компонентные весы с проволочной подвеской модели, установленные на поворотной платформе и включающие механизмы изменения угла в вертикальной плоскости и угла в горизонтальной плоскости модели, установленной на аэродинамических весах посредством проволочной подвески, содержащей вертикальные тяги с боковыми узлами, экран, установленный параллельно оси аэродинамической трубы, выполненный с возможностью перемещения относительно модели и содержащий щели для прохождения элементов проволочной подвески модели, но в отличие от наиболее близкого аналога экран соединен с рамой и установлен между вертикальными тягами проволочной подвески, боковые узлы которой соединены со штангой, проходящей через щель в экране, при этом штанга соединена с моделью, расположенной вблизи плоскости экрана.

Стенд характеризуется тем, что рама соединена с экраном посредством шарнирных соединений, два из которых расположены параллельно оси аэродинамической трубы, и, по меньшей мере, еще одним шарнирным соединением, установленным на раздвижной тяге, шарнирно соединенной с рамой.

Стенд характеризуется тем, что рама с экраном соединена с поворотной платформой аэродинамических весов посредством паза в нижнем элементе рамы и штифта, установленного на оси вращения поворотной платформы, с возможностью фиксации положения рамы относительно штифта.

При этом поворотная платформа аэродинамических весов оснащена направляющими, выполненными в виде дуг окружности с центром, совпадающим с осью вращения поворотной платформы, рама с установленным на ней экраном оснащена элементами, взаимодействующими с указанными направляющими, с возможностью фиксации рамы относительно поворотной платформы, и может быть соединена с неподвижными элементами аэродинамической трубы.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен стенд при изменении угла скольжения модели, расположенной вблизи вертикального экрана.

На фиг. 2 представлен стенд при изменении угла тангажа модели относительно экрана.

На фиг. 3 представлен стенд при изменении угла крена модели относительно экрана.

Стенд для определения аэродинамических характеристик модели в присутствии неподвижного экрана устроен следующим образом.

Стенд содержит аэродинамическую трубу 1, аэродинамические 6-компонентные весы 2 с проволочной подвеской 3 модели 4, содержащей вертикальные тяги 5 с боковыми узлами 6. Аэродинамические весы 2 установлены на поворотной платформе 7 и содержат механизмы изменения угла в вертикальной плоскости (угла скольжения) и угла в горизонтальной плоскости (угла тангажа) (на фиг. не показано) модели 4. Стенд оснащен экраном 8, установленным на раме 9 параллельно оси аэродинамической трубы 1 между вертикальными тягами 5 проволочной подвески 3, боковые узлы 6 которой соединены со штангой 10, проходящей через щель 11 в экране 8. Модель 4 установлена на аэродинамических весах 2 посредством проволочной подвески 3, соединена со штангой 10 и расположена вблизи плоскости экрана 8 (фиг. 1, 2, 3).

Рама 9 соединена с экраном 8 посредством шарнирных соединений, два из которых, например 12 и 13, расположены параллельно оси аэродинамической трубы 1, и, по меньшей мере, еще одно шарнирное соединение 14 установлено на раздвижной тяге 15, шарнирно соединенной с рамой 9.

Рама 9 с экраном 8 соединена с поворотной платформой 7 аэродинамических весов 2 посредством паза 16 в нижнем элементе 18 рамы 9 и штифта 17, установленного на оси вращения поворотной платформы 7, с возможностью фиксации положения штифта 17 относительно рамы 9. При этом поворотная платформа 7 аэродинамических весов 2 может оснащаться направляющими 19, выполненными в виде дуг окружности с центром, совпадающим с осью вращения поворотной платформы 7, а рама 9 с установленным на ней экраном 8 оснащена элементами, взаимодействующими с указанными направляющими 19 с возможностью фиксации положения рамы 9 относительно поворотной платформы 7 (на фиг. не показаны), и может быть соединена с неподвижными элементами аэродинамической трубы 1, например с полом или стенками (на фиг. не показано) аэродинамической трубы 1.

Стенд для определения аэродинамических характеристик модели в присутствии неподвижного экрана работает следующим образом.

Экран 8 устанавливается параллельно оси аэродинамической трубы 1 между вертикальными тягами 5 проволочной подвески 3. Через щели 11 в экране 8 проводят элементы проволочной проводки 3 и вставляется штанга 10 с закрепленной на ней моделью 4 транспортного средства, например экраноплана, аппарата на воздушной подушке, самолета с шасси на воздушной подушке и т.п. Штанга 10 шарнирно соединяется с боковыми узлами 6 вертикальных тяг 5, и модель 4 соединяется с элементами проволочной подвески 3 аэродинамических весов 2.

Посредством перемещения рамы 9 в пазе 16, например, механизмом поступательного перемещения или вручную, экран 8 устанавливается на заданном расстоянии от модели 4, а положение рамы 9 фиксируется (например, посредством струбцин, болтового и т.п. соединений) относительно поворотной платформы 7.

Посредством механизма поворота (на фиг. не показан) поворотной платформы 7 аэродинамических весов 2 (фиг. 2), изменяется угол модели 4 в горизонтальной плоскости, соответствующее изменению угла тангажа (атаки) модели 4. После изменения угла тангажа модели 4 при повороте платформы 7 рама 9 поворачивается относительно штифта 17, установленного на оси вращения поворотной платформы 7, обеспечивая прохождение оси шарнирных соединений 12 и 13 параллельно оси аэродинамической трубы 1. После этого фиксируется положение рамы 9 относительно штифта 17, проходящего через паз 16, и относительно поворотной платформы 7. При этом, в случае соединения рамы 9 экрана 8 с аэродинамической трубой 1 (полом, стенками аэродинамической трубы 1) и наличии направляющих 18 на поворотной платформе 7, при повороте поворотной платформы 7 рама 9 с экраном 8 сохраняют первоначальное положение, параллельное оси аэродинамической трубы 1.

Посредством механизма изменения угла установки модели 4 в вертикальной плоскости (на фиг. не показано) устанавливается угол скольжения модели 4 (фиг. 1).

Наклон экрана 8 в вертикальной плоскости посредством раздвижной тяги 15, обеспечивающей шарнирное соединение рамы 9 с экраном 8, обеспечивает поворот экрана относительно оси шарнирных соединений 12 и 13, параллельной оси аэродинамической трубы 1. При этом изменяется угол крена модели 4 относительно экрана 8 (фиг. 3).

Таким образом, благодаря расположению экрана 8 между вертикальными тягами 5 проволочной подвески 3, боковые узлы 6 которых соединены штангой 10 с установленной на ней моделью 4, соединенной с другими элементами проволочной подвески 3 с аэродинамическими весами 2, обеспечивается возможность установки модели 4 относительно потока и экрана 8 в аэродинамической трубе 1 с одновременным изменением углов тангажа, скольжения, крена и отстояния от поверхности экрана 8. Это позволяет повысить точность испытаний, в частности, путем определения комплексов перекрестных связей аэродинамических сил и моментов, действующих на модель 4 в потоке аэродинамической трубы 1 в присутствии экрана 8.

Представленное описание позволяет разработать, изготовить стенд и проводить испытания на нем на любом специализированном предприятии. Изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Перечень позиций

1 - аэродинамическая труба;

2 - аэродинамические весы;

3 - проволочная подвеска модели;

4 - модель;

5 - вертикальная тяга проволочной подвески 3;

6 - боковой узел вертикальной тяги 5;

7 - поворотная платформа,

8 - экран,

9 - рама для крепления экрана 8;

10 - штанга, соединяющая боковые узлы 6 вертикальных тяг 5;

11 - щели в экране 8 для штанги 10 и проволочной подвески 3;

12 - шарнирное соединение рамы 9 с экраном 8;

13 - шарнирное соединение рамы 9 с экраном 8;

14 - шарнирное соединение рамы 9 с экраном 8;

15 - раздвижная тяга с шарнирным соединением 14;

16 - паз соединения рамы 9 с подвижной платформой 7;

17 - штифт, установленный в пазе 16;

18 - нижний элемент рамы 9;

19 - направляющие на поворотной платформе 7.

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике, в частности к установкам для определения аэродинамических характеристик модели в аэродинамической трубе в присутствии неподвижного экрана. Стенд содержит аэродинамическую трубу с установленными на поворотной платформе аэродинамическими весами с проволочной подвеской модели. Поворот платформы обеспечивает изменение угла тангажа (атаки) модели, изменение угла установки модели в вертикальной плоскости обеспечивает изменение угла скольжения модели. Экран, установленный между вертикальными тягами проволочной подвески и выполненный с возможностью поступательного перемещения и наклона, обеспечивает изменение высоты и угла крена модели над экраном. Таким образом, обеспечивается одновременная установка модели с заданными углами крена, тангажа (атаки), скольжения (рыскания) и расстояния до экрана, что повышает точность исследований и позволяет определять комплексы перекрестных связей аэродинамических сил и моментов, действующие на модель 4 в потоке воздуха в присутствии экрана. Технический результат заключается в обеспечении одновременного изменения углов тангажа (атаки), крена и скольжения (рыскания) на разных удалениях модели от экрана и повышении точности испытаний. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Стенд для определения аэродинамических характеристик модели в присутствии неподвижного экрана, содержащий аэродинамическую трубу, аэродинамические 6-компонентные весы с проволочной подвеской модели, установленные на поворотной платформе и включающие механизмы изменения угла в вертикальной плоскости и угла в горизонтальной плоскости модели, установленной на аэродинамических весах посредством проволочной подвески, содержащей вертикальные тяги с боковыми узлами, экран, установленный параллельно оси аэродинамической трубы, выполненный с возможностью перемещения относительно модели и содержащий щели для прохождения элементов проволочной подвески модели, отличающийся тем, что экран соединен с рамой и установлен между вертикальными тягами проволочной подвески, боковые узлы которой соединены со штангой, проходящей через щель в экране, при этом штанга соединена с моделью, расположенной вблизи плоскости экрана.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что рама соединена с экраном посредством шарнирных соединений, два из которых расположены параллельно оси аэродинамической трубы, и, по меньшей мере, еще одним шарнирным соединением, установленным на раздвижной тяге, шарнирно соединенной с рамой.

3. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что рама с экраном соединена с поворотной платформой аэродинамических весов посредством паза в нижнем элементе рамы и штифта, установленного на оси вращения поворотной платформы, с возможностью фиксации положения рамы относительно штифта.

4. Стенд по п. 3, отличающийся тем, что поворотная платформа аэродинамических весов оснащена направляющими, выполненными в виде дуг окружности с центром, совпадающим с осью вращения поворотной платформы, рама с установленным на ней экраном оснащена элементами, взаимодействующими с указанными направляющими, с возможностью фиксации рамы относительно поворотной платформы, и может быть соединена с неподвижными элементами аэродинамической трубы.